基于多元統計分析評價不同茶樹品種的綠茶適制性

王歡歡，袁麗萍，雷震東，楊淑雅，李玉川，周敬濤，覃信雪，余 志，倪德江，陳玉瓊,*

（1.華中農業大學 果蔬園藝作物種質創新與利用全國重點實驗室，湖北 武漢 430070；2.華中農業大學園藝林學學院，湖北 武漢 430070）

中國是茶樹發源地，茶樹品種資源豐富，我國經認定、審定、鑒定的國家級茶樹良種就有134 個[1]。不同茶樹品種因各自的基因表型、理化特征的差異，而具有不同茶類加工適制性，出現了綠茶適制品種、紅茶適制品種及烏龍茶適制品種等。茶樹品種的這種適制性具有相對性，受環境等多種因素影響。因此，同一茶樹品種在不同生長環境，生長代謝會發生變化，茶類的適制性也可能會隨之變化。此外，隨著茶產業和消費市場的不斷發展，特色品種茶備受消費者青睞，如高氨基酸品種、低咖啡因品種、特色香味品種、彩色芽葉品種等[2-5]，這些品種打破了傳統品種的適制性概念，使茶品質更豐富多彩，滿足了不同消費者的需求[6-7]。

綠茶是我國生產量、消費量和出口量最多的一類茶，全國各個茶區都有綠茶生產，但因自身品種特性和生態環境的差異而品質各異。各地在引種時大多根據最初品種選育地的特性進行引種，往往具有環境適應性及品質變化的風險。目前，各地針對一些當地及引進品種的綠茶適制性研究已有很多報道，包括恩施玉露、都勻毛尖、信陽毛尖、保靖黃金茶等[8-11]，通過感官品質和主要理化成分的綜合分析，為特定綠茶品種的篩選提供了理論基礎。此外，陳敏儀等[12]利用德爾菲法和層次分析法對24 個茶樹品種包括產量、感官品質、抗性、環境適應性、資源利用效率和價格等指標進行綜合評價，篩選出適制優質條形綠茶的生態經濟型茶樹品種，提出的篩選條件和目標更明確和精準。

盡管各區域對綠茶品種適制性研究較多，但大多同時進行比較的茶樹品種數量相對較少、品種類型也比較單一，主要針對傳統意義上的綠茶適制品種[13-18]。此外，在品種適制性篩選過程中，對產品品質評價則主要根據對茶樣的感官審評結果和主要理化成分含量進行對比判斷，缺乏一種更客觀、直接的綜合評價方法。

為此，本實驗以種植于同一茶園的63 個茶樹品種為研究對象，采摘相同嫩度鮮葉、按相同工藝加工成烘青綠茶，分析綠茶樣品感官品質、主要理化品質和干茶色度值等12 項指標，通過主成分分析和多元線性回歸分析，篩選綠茶適制品種評價指標。并以此為依據，優選綠茶適宜品種，為綠茶品種的篩選和引種提供理論基礎和應用指導。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

茶葉鮮葉于2021年4月采自湖北省武漢市南湖茶葉實驗茶園，共63 個茶樹品種，采摘標準為1芽2葉，信息如表1所示。

表1 供試茶品種信息Table 1 Information of tea cultivars tested in this study

福林-酚、丙酮、甲醇、乙醇、濃硫酸、蒽酮、茚三酮、Na2CO3（均為分析純），葡萄糖（≥98%）、沒食子酸標準品（≥98%）（均為色譜純），以上均購自國藥集團化學試劑有限公司。

1.2 儀器與設備

AW22型電子分析天平 日本Shimadzu公司；LD-5-10型離心機 北京醫用離心機廠；SW-CJ-1FD型超凈工作臺 蘇州安泰空氣技術公司；HH-2系列恒溫水浴鍋 江蘇金壇中大儀器廠；722型可見光分光光度計上海菁華科技儀器有限公司；6CST-50型滾筒殺青機、6CHW-4型烘干機 浙江綠峰茶機有限公司；CS-820N型臺式分光測色儀 上海精密儀器儀表有限公司；101-3B型電熱恒溫干燥箱 上海尚普儀器設備有限公司；SHZ-3型循環水多用真空泵 上海滬西儀器廠有限公司。

1.3 方法

1.3.1 茶樣制作

鮮葉采摘后（約5 kg）在篾盤中自然攤放約3～4 h，于滾筒殺青機（設定溫度270 ℃）殺青，冷卻回潮，輕揉捻10 min，在烘干機中110 ℃烘焙10 min，攤涼回潮30 min后，用烘干機80 ℃烘至足干（約40 min）。樣品一部分用于感官審評，另一部分磨碎過40 目篩，供理化品質分析及色度值測定使用。

1.3.2 感官品質評定

根據GB/T 23776—2018《茶葉感官審評方法》[19]對茶樣進行感官審評和評分，由5 名熟練評茶人員密碼評審，審評因子及其權數為：外形色澤20%、湯色10%、香氣30%、滋味30%、葉底色澤10%。

1.3.3 色度值測定

用臺式分光測色儀測定干茶的亮度值（L*）、紅綠屬性（a*）、黃藍屬性（b*），重復3 次取平均值。

1.3.4 理化指標測定

游離氨基酸的測定按照GB/T 8314—2013《茶 游離氨基酸總量的測定》[20]中的茚三酮比色法進行；水浸出物的測定參照張正竹[21]實驗教程中《茶葉水浸出物含量的測定》進行；茶多酚參照GB/T 8313—2018《茶葉中茶多酚和兒茶素類含量的檢測方法》[22]中福林-酚比色法；葉綠素含量采用丙酮-乙醇浸提比色法測定[23]，各指標重復3 次取平均值。

1.4 數據統計與分析

2 結果與分析

2.1 不同茶樹品種加工綠茶的感官品質分析

感官審評包括外形、湯色、香氣、滋味和葉底色澤5 個方面，63 個茶樹品種感官審評結果見表2。結果分析顯示，總分得分范圍在62.3～90.2之間，其中，干茶色澤得分范圍在5.3～18.7之間，湯色、香氣、滋味和葉底色澤得分范圍分別為4.0～9.8、20.0～28.0、19.3～28.2和5.0～9.8。變異系數最大的是湯色，為17.1%，其次是干茶色澤和葉底色澤，分別為16.2%和12.0%，表明不同品種對綠茶湯色、干茶和葉底色澤品質影響較大。

表2 不同茶樹品種所制綠茶感官品質評分分析Table 2 Statistical analysis of sensory evaluation scores of green tea made from different tea cultivars

考慮到綠茶外形繁多，因此茶葉并未做形，干茶外形評分時以色澤為重點，并以綠色度、明亮度和潤度方面為主要評分因子。干茶色澤得分在18.0 分以上的品種有中茶108、龍井43、藪北種和平陽特早，其干茶色澤綠翠，符合高檔綠茶對色澤綠的品質要求；中茶102、烏牛早、舒茶早、茂綠、鳩坑16、福鼎大毫、昆明十里香和福云6號干茶色澤綠度或潤度方面略差，得分在17.0 分以上，品質較優；而綠度較差的品種有紫鵑、白葉1號、黔湄106、鄂茶10號和水仙，紫鵑干茶色澤黑暗，其他品種顏色偏黃或偏暗。葉底品質與干茶色澤品質表現規律基本上一致。

湯色品質以綠度和明亮度為評判依據，大多品種茶湯明亮度較好，只有紫牡丹、紫鵑、五峰212、臺茶12號、舒茶早、鐵羅漢、牛皮茶、昆明十里香、桂紅4號和鄂茶2號湯色尚亮，明亮度稍差。茶湯綠度較高的有中茶108、鳩坑16號、鳧早2號、藪北種和福選9號，湯色鮮綠，其次有名選131、茂綠、馬邊綠、福鼎大毫、楚香1號、白葉1號、櫧葉齊9號、櫧葉齊12號、桃源大葉、老山香、鄂茶3號、鄂茶1號、川茶9號和碧云，少數品種如紫鵑、紫牡丹、鄂茶2號、黔眉106和鐵羅漢湯色綠色度較差，紫鵑湯色淺紫，其他湯色偏黃。

香氣是綠茶重要品質指標，往往受品種、環境、加工工藝等因素影響。本實驗中63 個品種在相同栽培環境及加工工藝條件下，表現出了不同的香氣特征，包括栗香型、花果香型、復合香型、清香型、嫩香型5 種香氣類型。

屬于栗香型綠茶的茶樹品種有24 個，主要有茂綠、名選131、藪北種、福鼎大白及平陽特早等，該類品種在選育地大多屬于適制綠茶品種或紅綠兼制品種，其中陜西紫陽、黔眉106和紫牡丹栗香濃郁、持久；屬于花果香型綠茶的茶樹品種有19 個，主要有鄂茶1號、梅占、馬邊綠、鐵觀音、黃旦、多抗香等，該類品種中一部分在原產地屬適制烏龍茶品種，如梅占、鐵觀音、黃旦、青心大冇、金觀音和金牡丹，另一部分有紅綠兼制品種以及紫化品種紫鵑[24-35]，其中梅占、黃旦、桃源大葉、青心大冇、多抗香、鳩坑早、宜紅早、春波綠和金牡丹花香較濃郁、持久；屬于復合香型綠茶的茶樹品種有11 個，代表品種主要有鳧早2號、迎霜、烏牛早、蒙山9號、福鼎大毫等，該類品種綠茶復合有2 種以上香氣類型，如清香與花香、清香與果香或嫩香與花香，如鳧早2號具有清香和花香，蒙山9號主要以嫩香為主，帶花果香，其中，迎霜、福安大白和鐵羅漢香高持久；屬于清香型的有鳩坑16號、昆明十里香、水仙、老山香；屬于嫩香型的有中茶108、碧云、臺茶12號、舒茶早和白葉1號，其中碧云香高持久。

滋味品質主要從鮮度、濃強度、苦澀度方面進行評分。除紫鵑滋味略苦澀外，大部分品種加工的綠茶滋味鮮醇度較好，其中迎霜、鐵觀音、名選131、梅占、福安大白和鄂茶1號，滋味鮮醇，得分在27.0及以上，而舒茶早和老山香滋味醇和，其鮮度和濃度不足，得分相對較低。

2.2 不同茶樹品種加工綠茶的主要品質成分及色度值分析

63 個茶樹品種的理化成分含量見表3，葉綠素是茶葉干茶和葉底色澤的重要組成成分，含量范圍在0.5～2.7 mg/g之間，變異系數最大，為26.7%，其中龍井43葉綠素含量最高，白葉1號含量最低。游離氨基酸是茶湯滋味鮮爽的重要成分，質量分數范圍在2.3%～5.4%之間，變異系數為14.3%，其中，含量最高的是白葉1號，最低的為昆明十里香。茶多酚是茶湯滋味濃強度、苦澀度及收斂性的重要成分，不同品種綠茶多酚質量分數范圍為13.7%～22.2%，其中含量最高的是福安大白，最低的是白葉1號。水浸出物含量是茶湯滋味濃度的重要指標，含量高，內含物豐富，滋味醇厚飽滿，不同品種綠茶水浸出物質量分數在39.4%～51.4%之間，其中，含量最高的是桃源大葉，最低的是臺茶12號，變異系數為5.8%，變異幅度較小。茶多酚與氨基酸總量的比值（酚/氨比）在一定程度上可以反映茶湯的醇爽度，在氨基酸含量較高的情況下，酚/氨比越小，滋味越醇爽，不同品種綠茶酚/氨比在2.5～8.1之間，變異幅度達到19.7%，其中酚/氨比最大的是紫鵑，最小的是白葉1號，這與感官審評結果一致。

表3 不同品種所制綠茶的主要品質指標含量分析Table 3 Statistical analysis of major quality components in green tea made from different tea cultivars

干茶色度值包括L*、a*及b*值，結果如表3所示。L*值反映干茶亮度，各品種綠茶L*值在50.3～62.1之間，變異系數為4.7%，其中L*值最大的為白葉1號，最小的為青心大冇。a*值代表顏色的紅綠度，負值為綠色，正值為紅色，各品種的a*值范圍在-1.7～-5.6，變異系數22.2%，變異幅度較大，其中最大值為紫鵑，最小值為中茶108，說明中茶108色澤最綠。b*值反映色澤的黃藍度，正值為黃色度，負值為藍色度，各品種b*值范圍在7.6～21.6之間，變異系數為11.9%，其中最大值為白葉1號，最小值為紫鵑，說明白葉1號干茶色澤最黃。

2.3 不同茶樹品種加工綠茶理化品質的相關性分析

為進一步闡明12 項品質指標間的相互關系，對其進行相關性分析，結果見圖1。干茶色澤得分與葉底色澤得分、葉綠素含量、|a*|和b*值呈極顯著正相關，與茶多酚含量呈極顯著負相關（P＜0.01）；湯色得分與葉底色澤得分、|a*|和b*值極顯著正相關，與茶多酚含量呈極顯著負相關（P＜0.01）；葉底色澤得分與葉綠素含量、|a*|呈極顯著正相關，與茶多酚含量呈極顯著負相關（P＜0.01）；茶多酚含量與水浸出物含量呈極顯著正相關，與|a*|和b*值呈極顯著負相關（P＜0.01）；水浸出物含量與|a*|值呈極顯著負相關（P＜0.01）；葉綠素含量與干茶色澤、葉底色澤得分、|a*|值都呈極顯著正相關（P＜0.01）；L*值與|a*|、b*值呈極顯著正相關（P＜0.01）；|a*|值與b*值極顯著正相關（P＜0.01），其他指標間相關性不明顯。

圖1 各品質指標間的Pearson相關關系Fig.1 Pearson correlations between quality characteristics

2.4 不同茶樹品種加工綠茶的品質指標主成分分析

為明確適制綠茶品種代表性品質指標，采用主成分分析法對12 項品質指標進行分析，結果顯示（表4），前5 個主成分的累計貢獻率達到76.895%，能夠反映出12 項品質指標的大部分信息，因此，選取前5 個主成分作為綜合指標，根據茶樹品種品質性狀的特征向量矩陣（表5）得到5 個主成分的函數式。

表4 主成分特征根、貢獻率和累計貢獻率Table 4 Eigenvalues,contribution rates and cumulative contribution rates of principal components

表5 5 個主成分對應的12 個特征向量Table 5 Twelve eigenvalues for first five principal components

表4中第1主成分特征根3.830，貢獻率31.918%，主要反映干茶色澤、湯色、葉底色澤和|a*|值；第2主成分特征根1.899，貢獻率15.827%，主要反映L*值、b*值；第3主成分特征根1.327，貢獻率11.057%，主要反映香氣、滋味和茶多酚含量；第4主成分特征根1.103，貢獻率9.194%，主要反映游離氨基酸含量；第5主成分特征根1.068，貢獻率8.900%，主要反映水浸出物、葉綠素含量。

根據12 項品質指標（x1～x12）的5 項主成分所對應數值（Y1～Y5），得到各主成分函數表達式如下：

分別以5 個主成分的貢獻率為權重，構建主成分綜合評價函數如下：

將標準化之后的品質指標數據代入綜合評價函數，得到每個品種的綜合評價值Z（表6）。從不同品種的綜合評價值可知，綜合評價值排名前10的品種有：中茶108、烏牛早、平陽特早、蒙山9號、藪北種、福鼎大白、鳩坑16號、福鼎大毫、茂綠、龍井43。

表6 不同品種所制綠茶的綜合評價值及排序Table 6 Ranking of comprehensive evaluation scores of green tea made from different tea cultivars

2.5 不同茶樹品種加工綠茶品質的多元線性回歸分析

為更進一步探究各個理化成分及色度值對感官審評總分的貢獻率，以63 個茶樹品種綠茶的感官審評總分為因變量（Y），4 個理化指標：茶多酚含量、游離氨基酸含量、水浸出物含量、葉綠素含量及3 個干茶色度值：L*、|a*|和b*值共7 個相互獨立的指標為自變量（x），進行多元線性回歸分析（表7）。對回歸方程進行擬合優度及顯著性檢驗，所得調整后的R2值為0.313（P＜0.001），擬合優度較好，證明所構建的變量關系滿足進行多元線性回歸分析的條件[36]。

表7 影響茶樹品種感官品質優劣因素的多元線性回歸分析Table 7 Multiple linear regression analysis of factors affecting the sensory quality of green tea

由表7的分析結果可知，色度值中的|a*|值對感官審評總分起到顯著的預測作用（P＜0.001），與主成分分析中貢獻率最大的第1主成分中所強調的顏色特征相吻合。將回歸系數顯著性F≤0.05的自變量納入回歸方程，剔除F≥0.1的自變量，得到回歸方程為Y＝68.668+5.174x，其中Y為感官評分總分，x為|a*|值，將63 個品種的|a*|值代入回歸方程，根據回歸模型進行評價得到排名前10的品種為：中茶108、烏牛早、平陽特早、藪北種、龍井43、福鼎大毫、福鼎大白、中茶102、茂綠、鳩坑16號。除中茶102外，其余9 個品種與主成分分析結果基本一致，說明這9 個品種干茶和葉底顏色綠，綜合品質較優，是適制綠茶的首選品種。

3 討論

本研究利用引種栽培在同一茶園的63 個茶樹品種鮮葉加工成烘青綠茶，分析了其感官品質、主要理化成分和干茶色度值，分別利用主成分分析和多元線性回歸分析，各篩選出排名前10的品種，其中有9 個品種為相同品種，包括中茶108、烏牛早、平陽特早、藪北種、福鼎大白、鳩坑16號、福鼎大毫、茂綠和龍井43。這些品種感官品質總體得分較高，色澤綠潤，|a*|值和葉綠素含量較高，且酚/氨比較低，是適制綠茶的優良品種。

優質綠茶的典型特征是“綠”，即要求其干茶色澤綠、湯色綠、葉底綠的三綠品質。除此之外還要求滋味具有較高的鮮爽度，香氣愉悅、高爽而持久。而茶葉的色香味感官品質直接受內含成分的影響，高氨基酸和低茶多酚含量是茶葉鮮醇滋味的重要基礎，葉綠素含量高則是干茶和葉底色澤綠的基礎。本實驗感官評分與內含成分相關性分析也顯示，干茶色澤得分和葉底色澤得分、葉綠素含量、|a*|和b*值都呈極顯著正相關，與茶多酚含量呈極顯著負相關（P＜0.01）。湯色得分則與|a*|和b*值呈極顯著正相關，與茶多酚含量呈極顯著負相關（P＜0.01）；說明茶葉茶多酚含量高，色澤綠色度品質會下降，這可能與茶樹碳氮代謝平衡有關。茶樹碳代謝旺盛，有利于多酚的合成，而氮代謝旺盛有利于氨基酸、葉綠素等成分的形成[37-39]。因此，在選擇綠茶適制品種時，應適當考慮茶樹品種的這些品質特征。

茶葉作為飲品，香味是十分重要的品質，本實驗采用63 個茶樹品種所加工的綠茶，香氣品質除傳統的清香和栗香外，還出現了較多花果香或復合香型的綠茶，如梅占、金牡丹和黃旦花香濃郁，持久；鐵羅漢具有花香、毫香的復合香型。這些品種為傳統意義上的烏龍茶適制品種，加工出來的綠茶花香馥郁，香氣品質突出，雖然外形及色澤品質不及中小葉品種加工的綠茶，但也可考慮制作對外形要求不高的高香袋泡綠茶或其他特定綠茶。在異色茶樹品種中，紫鵑制作的綠茶外形色澤和葉底色澤紫綠偏暗，湯色淺紫，滋味略苦澀，但富含花青素且具有特殊的花香，花青素具有較好的清除自由基、減緩衰老等功效，而加工成烘青綠茶可以有效保持其花青素水平[40]；白葉1號因早期芽葉色白如玉，氨基酸含量高、茶多酚含量低，使其滋味鮮爽、醇和，尤其是L-茶氨酸含量非常高，其具有保護神經、預防帕金森等疾病的功效[2]，因此，這兩個茶樹品種也可根據市場需要，適度種植，以滿足不同消費者需求。

目前對綠茶的品質評價主要通過感官審評結合品質成分分析進行，但感官審評靠人的感覺器官，容易受主觀因素的影響，大量的成分分析又耗時耗力。為了更客觀、便捷地評價綠茶品質，本實驗對63 個茶樹品種加工成的烘青綠茶進行主成分分析，得出貢獻作用最大的主成分1所代表的是綠茶的色澤品質，包括干茶色澤、湯色和葉底色澤，以及干茶的|a*|值，提示色澤品質對綠茶品質的貢獻最大。多元線性回歸結果顯示，|a*|值與感官審評總分高度相關，通過回歸模型評價出的排名前10的品種與主成分模型得到的結果基本一致。說明|a*|越大，茶葉色澤越綠，滋味更鮮爽醇和，綜合品質越優。因此，a*值在一定程度上可以作為評價綠茶適制品種的重要指標，使綠茶品種評價方法更方便、簡單可行。